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感应电流方向和磁通量关系

来源:互联网 综合百科 0

感应电流方向的确定是高中物理

教学的重点,难点,也是高考的热点

之一。感应电流方向遵循楞次定律,

用此定律可以判断任何情况下感应电

流方向,使用时可从电磁角度分析,

用增反减同这一结论判断,也可从感

应电流的机械效果分析,如总是阻碍产生它的相对运动,即用来去拒留这一结论判断。现进一步从电磁角度探讨这一问题。由人教版选修3—2第9页实验可得到如图1所示的四种现象:

图1

一.比较甲丙或乙丁可知,在磁通量方向相同,磁通量变化方向(指磁通量增加或减小)相反时,感应电流方向相反,可见感应电流方向与磁通量变化方向有关。比较甲乙或丙丁可知,在磁通量变化方向相同,磁通量方向相反时,感应电流方向相反,可见感应电流方向也与磁通量方向有关。

根据以上分析可总结出:感应电流方向由磁通量方向和磁通量变化方向共同决定。

二.比较甲丁可知,和方向都相反,但感应电流方向却相同,这可总结为“反反得同”,第一个“反”是的方向相反,第二个“反”是的方向相反,第三个“同”是感应电流方向相同,以下按相同顺序表述。再比较甲丙可知,方向相同,方向相反,感应电流方向相反,这可总结为“同反得反”。

根据以上分析总结出:同同得同,反反得同,同反得反,反同得反。这一结论在处理很多问题是非常方便的。

示例:如图2(a)所示,竖直向上

的匀强磁场穿过水平放置的闭合金属

线圈,若磁场按图2(b)所示规律变

化,试画出感应电流的I—t示意图。

(磁感应强度向上为正方向,电流以

图a中箭头为正方向。)

解析:首先根据楞次定律判定0—时间内,感应电流为负方向,因—时间内的方向与0—内相同,而方向与0—内相反,由上面的结论可知,—时间内感应电流方向与0—内相反,即为正方向;仿此可判断出—时间内与0—内相反,即为正方向;—时间内与0—内相同,即为负方向。画出电流变化规律如图2(c)所示。

三.再进一步分析,由于,的符号(表方向)就表示磁通量是增加还是减小,又由于和的符号都是以的符号为参考的,所以感应电流的方向也可由方向确定。必须注意,当增加时,与同向,当减小时,与反向,如此图1可以简化成下图3所示:

观察图3可得出,和感应电流在方向上的关系遵循左手螺旋法则:即将左手四指握起,大拇指伸直,并与其余四指垂直,让大拇指指向方向,则其余四指就指向感应电流的绕向。这样上述四种情况就变成了一种情况了。用这一结论重做上题也很便捷。

四.

其实电磁感应的本质不是产生感应电流,而是感应电动势,感应电流方向是由感应电动势方向决定的。根据法拉第电磁感应定律可知,感应电流方向是由的符号决定的,在—t图像上就是图像上各点的斜率,可见斜率符号就反映了感应电流的方向。但必须强调的是:斜率为正不表示感应电流与方向相同,反之亦然,事实上感应电流方向和方向是垂直的。尽管如此,我们仍能从—t图像上看出不同时间段上感应电流方向是否相同。比如二中的例题,显然0—和—时间内感应电流方向相同,和—时间内感应电流方向相反,只要确定了0—时间内的电流方向就可以了。

参考文献:赵凯华

陈熙谋编《电磁学》下册

,高等教育出版社,1990

463页

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磁通量与电流的关系

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